DE102017210375A1 - Optoelectronic component with optical attenuator - Google Patents
Optoelectronic component with optical attenuator Download PDFInfo
- Publication number
- DE102017210375A1 DE102017210375A1 DE102017210375.2A DE102017210375A DE102017210375A1 DE 102017210375 A1 DE102017210375 A1 DE 102017210375A1 DE 102017210375 A DE102017210375 A DE 102017210375A DE 102017210375 A1 DE102017210375 A1 DE 102017210375A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- amplifier
- tia
- photodetector
- output
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/04—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only
- H03F3/08—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only controlled by light
- H03F3/087—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only controlled by light with IC amplifier blocks
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
- G02B6/125—Bends, branchings or intersections
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/60—Receivers
- H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
- H04B10/67—Optical arrangements in the receiver
- H04B10/671—Optical arrangements in the receiver for controlling the input optical signal
- H04B10/672—Optical arrangements in the receiver for controlling the input optical signal for controlling the power of the input optical signal
- H04B10/674—Optical arrangements in the receiver for controlling the input optical signal for controlling the power of the input optical signal using a variable optical attenuator
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Bauelement (10) mit einem Photodetektor (PD) und einem mit dem Photodetektor (PD) verbundenen elektrischen Verstärker (TIA), wobei der Photodetektor (PD) und der Verstärker (TIA) in demselben Halbleitersubstrat (11) integriert sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass vor dem Photodetektor (PD) zumindest ein verstellbares optisches Dämpfungsglied (30) angeordnet ist, das die zu dem Photodetektor (PD) gelangende optische Strahlung dämpft oder zumindest dämpfen kann, ein elektrischer Ausgang (A) des Verstärkers (TIA) unmittelbar oder mittelbar mit dem verstellbaren optischen Dämpfungsglied (30) in Verbindung steht und ein Ausgangssignal (AS) des Verstärkers (TIA) oder ein mit diesem gebildetes Steuersignal (ST) das optische Dämpfungsglied (30) ansteuert und der Photodetektor (PD), der Verstärker (TIA) und das Dämpfungsglied (30) in demselben Halbleitersubstrat (11) integriert sind.The invention relates to a device (10) comprising a photodetector (PD) and an electrical amplifier (TIA) connected to the photodetector (PD), the photodetector (PD) and the amplifier (TIA) being integrated in the same semiconductor substrate (11) are. According to the invention, at least one adjustable optical attenuator (30) is arranged in front of the photodetector (PD), which attenuates or at least attenuates the optical radiation reaching the photodetector (PD), an electrical output (A) of the amplifier (TIA). is directly or indirectly connected to the adjustable optical attenuator (30) and an output signal (AS) of the amplifier (TIA) or a control signal (ST) formed therewith controls the optical attenuator (30) and the photodetector (PD), the amplifier (TIA) and the attenuator (30) are integrated in the same semiconductor substrate (11).
Description
Die Erfindung bezieht sich auf Bauelemente mit Photodetektor und Verstärker sowie auf Verfahren zu deren Betrieb.The invention relates to components with photodetector and amplifier and to methods for their operation.
Aus der Druckschrift „A 40 Gb/s Monolithically Integrated Linear Photonic Receiver in a 0,25 µm BiCMOS SiGe:C Technology“ (
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bauelement der beschriebenen Art hinsichtlich der Qualität des elektrischen Ausgangssignals, das vom Verstärker ausgegeben wird, zu verbessern.The invention has for its object to improve a device of the type described in terms of the quality of the electrical output signal that is output from the amplifier.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Bauelement mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Bauelements sind in Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a device having the features according to claim 1. Advantageous embodiments of the device according to the invention are specified in subclaims.
Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass vor dem Photodetektor zumindest ein verstellbares optisches Dämpfungsglied angeordnet ist, das die zu dem Photodetektor gelangende optische Strahlung dämpft oder zumindest dämpfen kann, ein elektrischer Ausgang des Verstärkers unmittelbar oder mittelbar mit dem verstellbaren optischen Dämpfungsglied in Verbindung steht und ein Ausgangssignal des Verstärkers oder ein mit diesem gebildetes Steuersignal das optische Dämpfungsglied ansteuert und der Photodetektor, der Verstärker und das Dämpfungsglied in demselben Halbleitersubstrat integriert sind.Thereafter, the invention provides that at least one adjustable optical attenuator is arranged in front of the photodetector, which dampens or at least attenuate reaching the photodetector optical radiation, an electrical output of the amplifier is directly or indirectly connected to the adjustable optical attenuator and an output signal the amplifier or a control signal formed therewith controls the optical attenuator and the photodetector, the amplifier and the attenuator are integrated in the same semiconductor substrate.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Bauelements ist darin zu sehen, dass durch das erfindungsgemäß vorgesehene, verstellbare optische Dämpfungsglied eine Einstellung der Strahlungsleistung ermöglicht wird, die auf den Photodetektor fällt. Ist beispielsweise das optische Eingangssignal am Photodetektor sehr groß und damit einhergehend auch das elektrische Eingangssignal am Eingang des Verstärkers sehr groß, so kann es beispielsweise durch eine Übersteuerung der Eingangsstufe des Verstärkers zu einer Verzerrung des oder der elektrischen Ausgangssignale des Verstärkers kommen. Eine solche Signalverzerrung durch die erwähnte Übersteuerung kann bei dem erfindungsgemäßen Bauelement in einfacher Weise vermieden oder zumindest reduziert werden, indem das verstellbare optische Dämpfungsglied zur Begrenzung des optischen Eingangssignals des Photodetektors eingesetzt wird, das Signal also bereits vor dem Eingang des Photodetektors begrenzt wird und dadurch der Verstärker geschützt wird.A significant advantage of the device according to the invention is the fact that an adjustment of the radiation power is possible by the inventively provided, adjustable optical attenuator, which falls on the photodetector. If, for example, the optical input signal at the photodetector is very large and, consequently, the electrical input signal at the input of the amplifier is very large, distortion of the electrical output signal or signals of the amplifier may occur, for example, as a result of overdriving the input stage of the amplifier. Such a signal distortion by the mentioned override can be avoided in the device according to the invention in a simple manner or at least reduced by the adjustable optical attenuator is used to limit the optical input signal of the photodetector, so the signal is already limited before the input of the photodetector and thus the Amplifier is protected.
Der Photodetektor, der Verstärker und das Dämpfungsglied bilden vorzugsweise eine geschlossene Regelschleife.The photodetector, the amplifier and the attenuator preferably form a closed loop.
Elektrisch zwischen den elektrischen Ausgang des Verstärkers und das optische Dämpfungsglied ist bevorzugt eine Steuereinrichtung geschaltet, die eingangsseitig mit dem an dem Ausgang des Verstärkers ausgegebenen elektrischen Ausgangssignal beaufschlagt ist und ausgangsseitig das elektrische Steuersignal zum Ansteuern des optischen Dämpfungsglieds ausgibt. Electrically between the electrical output of the amplifier and the optical attenuator, a control device is preferably connected, which is acted on the input side with the output signal of the amplifier output electrical output and outputs the electrical control signal for driving the optical attenuator on the output side.
Der Photodetektor, der Verstärker, die Steuereinrichtung und das Dämpfungsglied bilden vorzugsweise eine geschlossene Regelschleife.The photodetector, the amplifier, the controller and the attenuator preferably form a closed loop.
Die Steuereinrichtung umfasst vorzugsweise einen Operationsverstärker.The control device preferably comprises an operational amplifier.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung einen Speicher mit einer abgespeicherten Tabelle umfasst, die auszugebende elektrische Steuersignale in Abhängigkeit von dem vom Verstärker ausgegebenen Ausgangssignal vorgibt.Alternatively or additionally, it may be provided that the control device comprises a memory with a stored table, which specifies electrical control signals to be output in dependence on the output signal output by the amplifier.
Die Steuereinrichtung steuert das Dämpfungsglied bevorzugt derart an, dass die mittlere Signalstärke des elektrischen Eingangssignals am Verstärkereingang des Verstärkers auf einen vorgegebenen Maximalwert begrenzt wird.The control device preferably controls the attenuator such that the average signal strength of the electrical input signal at the amplifier input of the amplifier is limited to a predetermined maximum value.
Alternativ, aber ebenso vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung das Dämpfungsglied derart ansteuert, dass die Signalspitzen des elektrischen Eingangssignals am Verstärkereingang des Verstärkers auf einen vorgegebenen Maximalwert begrenzt werden.Alternatively, but also advantageously, it can be provided that the control device controls the attenuation element in such a way that the signal peaks of the electrical input signal at the amplifier input of the amplifier are limited to a predetermined maximum value.
Der elektrische Ausgang des Verstärkers, der unmittelbar oder mittelbar mit dem verstellbaren optischen Dämpfungsglied in Verbindung steht, ist vorzugsweise ein Signalstärkeindikatorausgang, der als das Ausgangssignal ein die mittlere Signalstärke am Verstärkereingang anzeigendes Signal ausgibt, oder ein Signalspitzendetektorausgang, der als Ausgangssignal ein Signal ausgibt, das die Höhe der Signalspitzen des Ausgangssignals des Verstärkers anzeigt.The electrical output of the amplifier which is directly or indirectly connected to the variable optical attenuator is preferably a signal strength indicator output which outputs as the output a signal indicating the average signal strength at the amplifier input, or a signal peak detector output which outputs a signal as an output indicates the height of the signal peaks of the output signal of the amplifier.
Auch kann vorgesehen sein, dass der Verstärker zumindest zwei elektrische Ausgänge aufweist, nämlich den Ausgang, der unmittelbar oder mittelbar mit dem verstellbaren optischen Dämpfungsglied in Verbindung steht, und einen Datensignalausgang zur Ausgabe eines Datensignals.It can also be provided that the amplifier has at least two electrical outputs namely, the output which is directly or indirectly in communication with the variable optical attenuator, and a data signal output for outputting a data signal.
Bezüglich des Aufbaus des Bauelements wird es als vorteilhaft angesehen, wenn an den Photodetektor optisch ein Wellenleiter angekoppelt oder angeschlossen ist und das optische Dämpfungsglied auf den Wellenleiter einwirkt. Der Wellenleiter, der Photodetektor und das optische Dämpfungsglied sind vorzugsweise in demselben Halbleitersubstrat integriert.With regard to the construction of the component, it is considered advantageous if a waveguide is optically coupled or connected to the photodetector and the optical attenuator acts on the waveguide. The waveguide, the photodetector and the optical attenuator are preferably integrated in the same semiconductor substrate.
Auch kann es vorteilhaft sein, wenn der Photodetektor zwei oder mehr optische Eingänge aufweist, an die jeweils ein Wellenleiter angeschlossen ist.It may also be advantageous if the photodetector has two or more optical inputs, to each of which a waveguide is connected.
Jeder der zumindest zwei an den Photodetektor angeschlossenen Wellenleiter ist vorzugsweise jeweils mit einem verstellbaren optischen Dämpfungsglied ausgestattet, das mittelbar oder unmittelbar mit dem oder einem der Ausgänge des Verstärkers gekoppelt ist und mittelbar oder unmittelbar von einem Ausgangssignal des Verstärkers angesteuert wird.Each of the at least two waveguides connected to the photodetector is preferably each equipped with an adjustable optical attenuator, which is indirectly or directly coupled to the or one of the outputs of the amplifier and is driven directly or indirectly by an output signal of the amplifier.
Das verstellbare optische Dämpfungsglied kann in vorteilhafter Weise eine Ladungsträgerinjektionseinrichtung, insbesondere eine pn- oder pin-Diodenstruktur, oder eine Heizeinrichtung oder sowohl eine Ladungsträgerinjektionseinrichtung als auch eine Heizeinrichtung aufweisen.The adjustable optical attenuator may advantageously comprise a charge carrier injection device, in particular a pn or pin diode structure, or a heater, or both a charge carrier injection device and a heater.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass in jedem der beiden Wellenleiterarme einer Mach-Zehnder-Struktur jeweils eine Ladungsträgerinjektionseinrichtung und/oder ein Heizelement vorhanden sind. Eine solche Anordnung ermöglicht einen Betrieb (z. B. „push-pull“-Betrieb), bei dem wahlweise nur einer der beiden Wellenleiterarme mit gewünschtem Vorzeichen der Brechzahländerung angesteuert wird oder beide Wellenleiterarme gleichzeitig, vorzugsweise gegensinnig bzw. mit unterschiedlichem Vorzeichen der Brechzahländerung.For example, provision can be made for a charge carrier injection device and / or a heating element to be present in each of the two waveguide arms of a Mach-Zehnder structure. Such an arrangement permits operation (eg "push-pull" operation) in which either only one of the two waveguide arms with the desired sign of the change in refractive index is driven or both waveguide arms simultaneously, preferably in opposite directions or with different signs of the refractive index change.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Wellenleiter eine Interferenzstruktur, insbesondere eine Mach-Zehnder-Struktur oder eine Richtkopplerstruktur, und/oder eine Resonatorstruktur, insbesondere eine Fabry-Perot-Resonatorstruktur oder eine Ringresonatorstruktur, aufweist und die Verstellbarkeit der Dämpfung des optischen Dämpfungsglieds zumindest auch auf einer Veränderung der Brechzahl in einem Abschnitt der Interferenzstruktur und/oder der Resonatorstruktur beruht.Alternatively or additionally, it may be provided that the waveguide has an interference structure, in particular a Mach-Zehnder structure or a directional coupler structure, and / or a resonator structure, in particular a Fabry-Perot resonator structure or a ring resonator structure, and the adjustability of the attenuation of the optical attenuator based at least on a change in the refractive index in a portion of the interference structure and / or the resonator structure.
Der Verstärker ist bevorzugt ein Transimpedanzverstärker, insbesondere ein solcher, der in demselben Substrat wie der Photodetektor integriert ist.The amplifier is preferably a transimpedance amplifier, in particular one that is integrated in the same substrate as the photodetector.
Darüber hinaus wird es als vorteilhaft angesehen, wenn an den Photodetektor optisch ein Wellenleiter angekoppelt oder angeschlossen ist und in und/oder neben dem Wellenleiter zwei oder mehr optische Dämpfungsglieder in Wellenleiterlängsrichtung hintereinander angeordnet sind, die jeweils auf den Wellenleiter einwirken oder zumindest einwirken können, wobei jedes der Dämpfungsglieder jeweils mittelbar oder unmittelbar mit dem oder einem der elektrischen Ausgänge des Verstärkers, insbesondere mit demselben Ausgang des Verstärkers, in Verbindung steht und mit einem Ausgangssignal des Verstärkers, insbesondere demselben Ausgangssignal, oder einem mit diesem gebildeten Steuersignal angesteuert wird.Moreover, it is considered advantageous if optically a waveguide is coupled or connected to the photodetector and in and / or next to the waveguide two or more optical attenuators are arranged waveguide longitudinal direction one behind the other, each acting on the waveguide or at least can act, said each of the attenuators is in each case directly or indirectly connected to the or one of the electrical outputs of the amplifier, in particular to the same output of the amplifier, and is driven by an output signal of the amplifier, in particular the same output signal or a control signal formed therewith.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Photodiode elektrisch differentiell an den Verstärker angeschlossen ist.It is also advantageous if the photodiode is electrically differentially connected to the amplifier.
Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Verfahren zum Betreiben eines Bauelements, das einen Photodetektor und einen mit dem Photodetektor verbundenen elektrischen Verstärker aufweist.The invention also relates to a method of operating a device comprising a photodetector and an electrical amplifier connected to the photodetector.
Bezüglich eines solchen Verfahrens ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass mit einem an einem elektrischen Ausgang des Verstärkers ausgegebenen Ausgangssignal oder mit einem mit diesem gebildeten Steuersignal ein verstellbares optisches Dämpfungsglied angesteuert und dessen Dämpfung eingestellt wird, und mit dem Dämpfungsglied die auf den Photodetektor fallende Strahlung gedämpft wird, wobei der Photodetektor, der Verstärker und das Dämpfungsglied in demselben Halbleitersubstrat integriert sind.With regard to such a method, the invention provides that with an output signal output at an electrical output of the amplifier or with a control signal formed therewith, an adjustable optical attenuator is activated and its attenuation is adjusted, and with the attenuator the radiation incident on the photodetector is attenuated, wherein the photodetector, the amplifier and the attenuator are integrated in the same semiconductor substrate.
Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Bauelement verwiesen.With regard to the advantages of the method according to the invention, reference is made to the above statements in connection with the component according to the invention.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft
-
1 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Bauelement, das mit einem in Lichtausbreitungsrichtung vor einem Photodetektor des Bauelements angeordneten Dämpfungsglied ausgestattet ist, -
2 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Bauelement, bei dem ein Dämpfungsglied durch eine Ladungsträgerinjektionseinrichtung gebildet ist, die eine Dämpfung optischer Strahlung durch Ladungsträgerinjektion bewirkt, -
3 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Bauelement, bei dem ein Dämpfungsglied eine Mach-Zehnder-Struktur sowie eine Ladungsträgerinjektionseinrichtung aufweist, deren injizierte Ladungsträger eine Brechzahländerung und somit eine Änderung der Interferenz am Ausgang der Mach-Zehnder-Struktur bewirken, -
4 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Bauelement, bei dem ein Dämpfungsglied einen Ringresonator sowie eine Ladungsträgerinjektionseinrichtung aufweist, -
5 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Bauelement, bei dem mehrere Dämpfungsglieder in Strahlausbreitungsrichtung vor einem Photodetektor des Bauelements angeordnet sind, -
6 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Bauelement, bei dem ein Photodetektor zwei Eingänge aufweist, an die jeweils ein Wellenleiter mit einem integrierten Dämpfungsglied angeschlossen ist, wobei die Dämpfungsglieder jeweils von einer individuellen Steuereinrichtung angesteuert werden, -
7 eine Ausführungsvariante des Bauelements gemäß6 , bei dem die Dämpfungsglieder mit einer einzigen Steuereinrichtung angesteuert werden, -
8 ein Ausführungsbeispiel für eine Steuereinrichtung, die bei den Bauelementen gemäß den1 bis7 eingesetzt werden kann, -
9 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Steuereinrichtung, die für den Einsatz bei den Bauelementen gemäß den1 bis7 geeignet ist, -
10 eine Ausführungsvariante für ein erfindungsgemäßes Bauelement, bei dem ein Photodetektor differentiell an den Verstärker angeschlossen ist, und -
11 eine Ausführungsvariante für ein Dämpfungsglied, bei dem zwei Wellenleiterarme einer Mach-Zehnder-Struktur, beispielsweise für einen pushpull-Betrieb, mit Brechzahländerungen mit unterschiedlichem Vorzeichen beaufschlagt werden können.
-
1 an embodiment of a device according to the invention, which is equipped with an arranged in the light propagation direction in front of a photodetector of the device attenuator, -
2 an embodiment of a device according to the invention, in which an attenuator is formed by a charge carrier injection device, which causes an attenuation of optical radiation by charge carrier injection, -
3 an exemplary embodiment of a component according to the invention, in which an attenuator has a Mach-Zehnder structure and a charge carrier injection device whose injected charge carriers cause a change in refractive index and thus a change in the interference at the output of the Mach-Zehnder structure, -
4 An exemplary embodiment of a component according to the invention, in which an attenuator has a ring resonator and a charge carrier injection device, -
5 An embodiment of a device according to the invention, in which a plurality of attenuators are arranged in the beam propagation direction in front of a photodetector of the device, -
6 an exemplary embodiment of a component according to the invention, in which a photodetector has two inputs, to each of which a waveguide with an integrated attenuator is connected, wherein the attenuators are each driven by an individual control device, -
7 an embodiment of the device according to6 in which the attenuators are driven by a single control device, -
8th an embodiment of a control device, which in the components according to the1 to7 can be used -
9 a further embodiment of a control device, which is suitable for use in the components according to the1 to7 suitable is, -
10 a variant embodiment of a device according to the invention, in which a photodetector is connected differentially to the amplifier, and -
11 a variant embodiment of an attenuator, in which two waveguide arms of a Mach-Zehnder structure, for example, for a push-pull operation, can be acted upon with refractive index changes with different signs.
In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.For the sake of clarity, the same reference numbers are always used in the figures for identical or comparable components.
Die
Dem mit einem elektrischen Potential
Der Verstärker
Der Verstärker
Die erwähnten Komponenten des Bauelements
Durch Steuerung der Transmissionsänderung des Dämpfungsglieds
In einem System mit mehreren parallelen Kanälen kann ein hohes Signal außerdem zu erhöhtem Übersprechen zwischen Nachbarkanälen führen. Dieses Übersprechen reduziert die effektive Eingangsempfindlichkeit des Eingangsverstärkers des Verstärkers
Das Bauelement
Um die beschriebene Arbeitsweise der Steuereinrichtung
Alternativ wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der elektrische Ausgang
Die
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
Zur Steuerung der Dämpfung des Dämpfungsglieds
Im Übrigen gelten die obigen Erläuterungen im Zusammenhang mit der
Die
Auch die Ladungsträgerinjektionseinrichtung
Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß
Zusammengefasst basiert das Dämpfungsglied
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
Im Übrigen ist es möglich, in jedem der beiden Wellenleiterarme
Die
Darüber hinaus weist das Dämpfungsglied
Bezüglich einer optimalen Regelung der Dämpfung des Dämpfungsglieds
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
Die
Die
Jeder der beiden Wellenleiter
Ein mit dem Photodetektor
Die
Die
Die
Die
Zusammengefasst werden oben im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen gemäß den
Die Integration von elektronischen und photonischen Elementen in ein und demselben Halbleitersubstrat
Der Verstärker
Mögliche Anwendungen bilden die optische Datenübertragung in und zwischen Datencentern („intra DC“ und „inter DC“), die optische Datenübertragung im Metronetz und zum Endverbraucher („Fiber to the home, FTTH“).Possible applications include optical data transmission in and between data centers ("intra DC" and "inter DC"), optical data transmission in the metro network and to the end user ("Fiber to the home, FTTH").
Das Bauelement gemäß den in den
Die oben im Zusammenhang mit den
- - Die Begrenzung des optischen Eingangssignals
ES auf dem PhotodetektorPD kann eine Verzerrung der elektrischen Signale an dem DatensignalausgangDA und dem AusgangA des Verstärkers verhindern. - - Die Regelung der Ausgangsamplitude ist ohne Änderung der Verstärkungsparameter des Verstärkers und somit ohne eine Reduktion der Empfängerempfindlichkeit möglich.
- - Durch eine kurze elektrische Verbindung zwischen Photodiode und Verstärker wird die Empfindlichkeit der Verstärkereingangsstufe erhöht.
- - Keine zusätzlichen optischen Einfügeverluste durch den Abschwächer
30 (bzw. vernachlässigbar bei Verwendung einer p-i-n Diode) - - Keine Überspannungen bei hohen optischen Eingangsleistungen
- - Der optische Abschwächer kann bei hohen Signalwerten eingesetzt werden, um einen Einfluss auf die Empfindlichkeit zu vermeiden. Ohne optischen Abschwächer müsste sonst die Empfindlichkeit des Verstärkers durch eine Änderung der Transimpedanz mittels eines Varistors angepasst werden, auf Kosten der Empfindlichkeit.
- - Das gesamte beschriebene Empfängersystem kann sehr kompakt realisiert werden.
- - Kurze Signallaufzeiten und eine vereinfachte Herstellung mit wenig Komponenten
- - Es müssen keine externen optischen oder elektronischen Komponenten zum Einsatz kommen, so dass keine durch solche Komponenten unvermeidbaren zusätzlichen Signalverluste auftreten.
- - Der optische Abschwächer kann eine typische maximale Signalunterdrückung von mindestens 5 dB erzeugen.
- - Das Substratmaterial des Bauelements (bzw. integrierten EPIC Chips) kann Silizium sein.
- - Die Photodiode kann zwei oder mehr optische Eingänge aufweisen, an die jeweils ein Wellenleiter angeschlossen ist. Das Summensignal aller Eingänge bestimmt dann die Verstärkungskontrolle. Dabei kann sowohl ein optischer Abschwächer die Transmission beider Wellenleiter regeln, wenn diese sich aus einem Wellenleiter aufgeteilt haben, als auch jeder Wellenleiter einen eigenen optischen Abschwächer besitzen, wodurch eine unabhängige Regelung ermöglicht wird.
- - Die Photodiode kann eine Ge-
PD sein. - - Die Photodiode kann elektrisch differentiell an den Verstärker (
TIA ) angeschlossen sein. - - Über die Änderung allein der Brechzahl kann eine Änderung der Phase des empfangenen Signals durchgeführt werden. In Kombination mit einem lokalen Oszillator als Teil eines kohärenten Empfängers mit einer balanced Photodiode kann damit der Arbeitspunkt stabilisiert werden.
- - Einkopplung des optischen Signals in den Wellenleiter kann über einen Gitterkoppler geschehen.
- - The limitation of the optical input signal
IT on the photodetectorPD may be a distortion of the electrical signals at the data signal outputTHERE and the exitA prevent the amplifier. - - The regulation of the output amplitude is possible without changing the gain parameters of the amplifier and thus without a reduction of the receiver sensitivity.
- - A short electrical connection between photodiode and amplifier increases the sensitivity of the amplifier input stage.
- - No additional optical insertion losses through the attenuator
30 (or negligible when using a pin diode) - - No overvoltages at high optical input powers
- - The optical attenuator can be used at high signal levels to avoid any influence on the sensitivity. Without an optical attenuator, the sensitivity of the amplifier would have to be adjusted by changing the transimpedance by means of a varistor at the expense of sensitivity.
- - The entire described receiver system can be realized very compact.
- - Short signal transit times and simplified production with few components
- - There are no external optical or electronic components are used, so that no unavoidable by such components additional signal losses occur.
- - The optical attenuator can produce a typical maximum signal suppression of at least 5 dB.
- The substrate material of the component (or integrated EPIC chip) may be silicon.
- - The photodiode may have two or more optical inputs, to each of which a waveguide is connected. The sum signal all inputs then determines the gain control. In this case, both an optical attenuator regulate the transmission of both waveguides, if they have divided from a waveguide, as well as each waveguide own optical attenuator, whereby an independent control is possible.
- - The photodiode can be a
PD be. - - The photodiode can be electrically differentially connected to the amplifier (
TIA ). - - By changing only the refractive index, a change in the phase of the received signal can be performed. In combination with a local oscillator as part of a coherent receiver with a balanced photodiode, the operating point can thus be stabilized.
- - Coupling of the optical signal in the waveguide can be done via a grating coupler.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.While the invention has been further illustrated and described in detail by way of preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Bauelementmodule
- 1111
- HalbleitersubstratSemiconductor substrate
- 2020
- Wellenleiterwaveguides
- 20'20 '
- Wellenleiterwaveguides
- 3030
- Dämpfungsgliedattenuator
- 30'30 '
- Dämpfungsgliedattenuator
- 4040
- Steuereinrichtungcontrol device
- 40'40 '
- Steuereinrichtungcontrol device
- 310310
- LadungsträgerinjektionseinrichtungCharge carrier injection device
- 311311
- p-dotiertes Gebietp-doped area
- 312312
- n-dotiertes Gebietn-doped area
- 313313
- mittleres Gebietmiddle area
- 320320
- Mach-Zehnder-StrukturMach-Zehnder structure
- 321321
- Wellenleiterarmwaveguide arm
- 322322
- Wellenleiterarmwaveguide arm
- 323323
- Ausgangoutput
- 330330
- Ringresonatorring resonator
- 331331
- WellenleiterringOptic ring
- 332332
- Richtkopplerdirectional coupler
- 400400
- Operationsverstärkeroperational amplifiers
- 410410
- Widerstandresistance
- 450450
- Recheneinrichtungcomputing device
- 460460
- SpeicherStorage
- 500500
- Heizelement heating element
- AA
- Ausgangoutput
- ASAS
- Ausgangssignaloutput
- DATHERE
- DatensignalausgangData signal output
- DSDS
- Datensignaldata signal
- E1E1
- Eingangentrance
- E2E2
- Eingangentrance
- E20E20
- Eingangentrance
- ESIT
- Eingangssignalinput
- ES'IT'
- Eingangssignalinput
- EvEv
- Verstärkereingangamplifier input
- Ev'Ev '
- Verstärkereingangamplifier input
- PP
- Strahlung / optische LeistungRadiation / optical power
- P'P '
- gedämpfte Strahlungdamped radiation
- PDPD
- Photodetektorphotodetector
- STST
- Steuersignalcontrol signal
- TATA
- Tabelletable
- TIATIA
- Verstärkeramplifier
- VV
- Potentialpotential
- αα
- Dämpfungdamping
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- Ahmed Awny, Rajasekhar Nagulapalli, Georg Winzer, Marcel Kroh, Daniel Micusik, Stefan Lischke, Dieter Knoll, Gunter Fischer, Dietmar Kissinger, Ahmet Cagri Ulusoy, Lars Zimmermann; IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS, VOL. 25, NO. 7, JULY 2015 [0002]Ahmed Awny, Rajasekhar Nagulapalli, Georg Winzer, Marcel Kroh, Daniel Micusik, Stefan Lischke, Dieter Knoll, Gunter Fischer, Dietmar Kissinger, Ahmet Cagri Ulusoy, Lars Zimmermann; IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS, VOL. 25, NO. 7, JULY 2015 [0002]
Claims (21)
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017210375.2A DE102017210375A1 (en) | 2017-06-21 | 2017-06-21 | Optoelectronic component with optical attenuator |
US16/621,205 US11159131B2 (en) | 2017-06-21 | 2018-06-13 | Optoelectronic component including a photodetector and an optical damping member to damp the optical radiation passing to the photodetector |
EP18746085.2A EP3642976A1 (en) | 2017-06-21 | 2018-06-13 | Optoelectronic component having an optical damping member |
DE112018003189.6T DE112018003189A5 (en) | 2017-06-21 | 2018-06-13 | Optoelectronic component with optical attenuator |
PCT/DE2018/200061 WO2018233778A1 (en) | 2017-06-21 | 2018-06-13 | Optoelectronic component having an optical damping member |
CN201880037062.6A CN110710138A (en) | 2017-06-21 | 2018-06-13 | Optoelectronic component with optical damping member |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017210375.2A DE102017210375A1 (en) | 2017-06-21 | 2017-06-21 | Optoelectronic component with optical attenuator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102017210375A1 true DE102017210375A1 (en) | 2018-12-27 |
Family
ID=63035820
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102017210375.2A Withdrawn DE102017210375A1 (en) | 2017-06-21 | 2017-06-21 | Optoelectronic component with optical attenuator |
DE112018003189.6T Pending DE112018003189A5 (en) | 2017-06-21 | 2018-06-13 | Optoelectronic component with optical attenuator |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE112018003189.6T Pending DE112018003189A5 (en) | 2017-06-21 | 2018-06-13 | Optoelectronic component with optical attenuator |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11159131B2 (en) |
EP (1) | EP3642976A1 (en) |
CN (1) | CN110710138A (en) |
DE (2) | DE102017210375A1 (en) |
WO (1) | WO2018233778A1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2376531A (en) * | 2001-06-13 | 2002-12-18 | Bookham Technology Plc | Multichannel wavelength monitoring apparatus |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3416493A1 (en) * | 1984-05-04 | 1985-11-07 | Standard Elektrik Lorenz Ag, 7000 Stuttgart | OPTICAL RECEIVING DEVICE |
US6025947A (en) | 1996-05-02 | 2000-02-15 | Fujitsu Limited | Controller which controls a variable optical attenuator to control the power level of a wavelength-multiplexed optical signal when the number of channels are varied |
US6201632B1 (en) | 1999-05-28 | 2001-03-13 | Trw Inc. | Feed forward optical frequency/phase demodulator |
JP3775564B2 (en) | 2000-04-14 | 2006-05-17 | シャープ株式会社 | Optical regenerator |
JP2004120669A (en) | 2002-09-30 | 2004-04-15 | Opnext Japan Inc | Optical receiver |
US7606498B1 (en) * | 2005-10-21 | 2009-10-20 | Nortel Networks Limited | Carrier recovery in a coherent optical receiver |
US7474978B2 (en) * | 2006-10-31 | 2009-01-06 | Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. | High dynamic range optical receiver |
US20090103867A1 (en) * | 2007-10-22 | 2009-04-23 | Jds Uniphase Corporation | Variable Optical Attenuator |
US9628195B2 (en) * | 2014-10-22 | 2017-04-18 | Source Photonics (Chengdu) Co., Ltd. | Transimpedance amplifier (TIA) having an enlarged dynamic range and optical devices using the same |
US9647753B1 (en) * | 2016-01-12 | 2017-05-09 | Fujitsu Optical Components Limited | Coherent optical receiver |
-
2017
- 2017-06-21 DE DE102017210375.2A patent/DE102017210375A1/en not_active Withdrawn
-
2018
- 2018-06-13 DE DE112018003189.6T patent/DE112018003189A5/en active Pending
- 2018-06-13 EP EP18746085.2A patent/EP3642976A1/en active Pending
- 2018-06-13 WO PCT/DE2018/200061 patent/WO2018233778A1/en unknown
- 2018-06-13 US US16/621,205 patent/US11159131B2/en active Active
- 2018-06-13 CN CN201880037062.6A patent/CN110710138A/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2376531A (en) * | 2001-06-13 | 2002-12-18 | Bookham Technology Plc | Multichannel wavelength monitoring apparatus |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Ahmed Awny, Rajasekhar Nagulapalli, Georg Winzer, Marcel Kroh, Daniel Micusik, Stefan Lischke, Dieter Knoll, Gunter Fischer, Dietmar Kissinger, Ahmet Cagri Ulusoy, Lars Zimmermann; IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS, VOL. 25, NO. 7, JULY 2015 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110710138A (en) | 2020-01-17 |
US11159131B2 (en) | 2021-10-26 |
DE112018003189A5 (en) | 2020-03-05 |
US20200212853A1 (en) | 2020-07-02 |
WO2018233778A1 (en) | 2018-12-27 |
EP3642976A1 (en) | 2020-04-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3785858T2 (en) | SOLITON LIGHTWAVE CONDUCTOR TRANSMISSION SYSTEM. | |
DE69835243T2 (en) | Method and apparatus for optical amplification and system with this device | |
DE60308464T2 (en) | Optical repeater | |
DE102011005422B4 (en) | Electro-optical modulator | |
EP0502386B1 (en) | Optical transducer with widened dynamic range | |
DE102007057494A1 (en) | Optical transmitter for use in optical communication system, has arrangement of electro absorption modulators modulating rays from beam splitter to produce data signals, which are transmitted parallelly | |
DE4430821A1 (en) | Optical communications device | |
DE112017002791T5 (en) | Optical modulator | |
DE69209633T2 (en) | Low-noise optical amplifier with a loss element arranged behind the amplifier | |
EP0563524B1 (en) | Optical transmission system with optical fibre amplifiers and control of the emitter wavelength | |
EP3011648B1 (en) | Optoelectronic oscillator | |
DE69114282T2 (en) | OPTICAL SIGNAL REGENERATOR AND OPTICAL TRANSMISSION SYSTEM USING THIS. | |
DE10040446A1 (en) | Cascadable optical amplifier apparatus has power amplification stage with own active fiber and pump signal sources | |
DE102017210375A1 (en) | Optoelectronic component with optical attenuator | |
DE60034768T2 (en) | ANTIREFLECTION COATING IN THE SIGNAL BAND FOR A PUMP FACETTE | |
DE102006052860B4 (en) | Influencing the propagation speed of signals in optical fibers | |
DE60110409T2 (en) | LASER WITH EXTERNAL RESONATOR | |
EP0598855B1 (en) | Optically controlled semiconductor laser | |
DE10044521C2 (en) | Opto-electronically integrated photo receiver | |
DE102020216434A1 (en) | Passively mode-locked fiber oscillator and laser device with such a fiber oscillator | |
DE102020125578A1 (en) | TWO-KAPPA DBR LASER | |
EP1618636B1 (en) | Multisection laser | |
DE60131587T2 (en) | Optical amplifying device | |
DE10213045A1 (en) | Improved optical fiber receiver | |
WO2002061473A2 (en) | Optoelectronic signal transmission semi-conductor element and method for producing a semi-conductor element of said type |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R083 | Amendment of/additions to inventor(s) | ||
R083 | Amendment of/additions to inventor(s) | ||
R118 | Application deemed withdrawn due to claim for domestic priority |